Kristin Helbig

Warum es auf der Erde wärmer wird

Durch grüne Blätter scheint Sonnenlicht.
© Ugrum/stock.adobe.com

Kristin Helbig

Biologie und Physik über die Ursachen der globalen Erwärmung vernetzen

Lernende haben verschiedene Vorstellungen von der Ursache für die Erderwärmung. Nicht alle sind fachlich angemessen. Als Ausgangslage für den Lernprozess sind solche diversen Schülervorstellungen sehr nützlich. Verknüpft mit anderen Wissensbereichen, schaffen sie nicht nur ein besseres Verständnis für die Ursachen der globalen Erwärmung. Sie unterstützen gleichzeitig ein fruchtbares, vernetztes Lernen.

Pflanzen nehmen über ihre Blätter Kohlenstoffdioxid (CO2) aus der Atmosphäre auf. Anschließend überführen sie den darin enthaltenen Kohlenstoff über ihre Fotosynthese in organische Substanzen pflanzlicher Biomasse (Abb. 1 ). Ein Teil dieser organischen Substanz dient Konsumenten, wie z.B. Tieren, als Kohlenstoffquelle. Durch Atmung aller Organismen gelangt das CO2 wieder zurück in die Atmosphäre. Wenn der Kohlenstoff beispielsweise in Holz oder anderen organischen Substanzen gespeichert und abgelagert ist, kann dieser Anteil dem Kreislauf über einen mitunter sehr langen Zeitraum fernbleiben. Unter bestimmten Bedingungen können aus diesen Ablagerungen Kohle und Erdöl entstehen. Unter anthropogenem Einfluss, wie durch Brände und industrielle Nutzung, gelangt dieser Kohlenstoff als CO2 zurück in die Atmosphäre. Über die Jahrhunderte hat der Mensch auf diese Weise die atmosphärische Konzentration von CO2 und Methan, den sogenannten Treibhausgasen, erhöht. Besorgniserregend ist vor allem das CO2. Sein Anteil in der Atmosphäre ist im letzten Jahrhundert von 0,028% auf 0,04% angestiegen (Campell/Heinisch/Paululat 2016). Diese Zunahme geht vor allem auf die bevorzugte Nutzung fossiler Kohlenstoffe, wie Kohle oder Erdöl, als Energiequelle zurück. Neben der Verbrennung dieser fossilen Kohlenstoffe trägt auch die zunehmende Entwaldung durch den Menschen zum Anstieg der CO2-Konzentration in der Atmosphäre bei. Dies hat, trotz des gering erscheinenden Anteils von CO2 an den atmosphärischen Gasen enorme Auswirkungen.
CO2 und die Wärmestrahlung
Wärmestrahlung gehört ebenso wie Lichtstrahlung zu den elektromagnetischen Wellen. Im Bereich der sichtbaren Lichtstrahlung kennen wir die Farben des Regenbogens. Bei Strahlung mit noch größerer Wellenlänge handelt es sich um Wärmestrahlung. Wir bezeichnen diesen Bereich als Infrarot (Purves/Sadava/Markl 2011). Jede Wärmestrahlung ist über ihre Wellenlänge definiert.
Gase können elektromagnetische Wellen bestimmter Wellenlängen absorbieren. Jedes Gas absorbiert dabei nur Strahlungen aus dem für ihn charakteristischen Wellenlängenbereich bzw. -bereichen. Das Gas CO2 absorbiert zum Beispiel Wärmestrahlung in drei Wellenlängenbereichen, die sich auch in der abgestrahlten Wärme der Erde wiederfinden. So hält das CO2 in der Atmosphäre einen Teil der Wärmestrahlung aus dem breitbandigen Abstrahlungsspektrum der Erde zurück, ohne sie in den Weltraum zu emittieren. Als Folge bleibt es in der Nähe der Erdoberfläche wärmer. Dies beschreibt den natürlichen Treibhauseffekt (Abb. 2 ).
Erhöht sich nun der Anteil dieser Treibhausgase, zum Beispiel durch Verbrennungsprozesse, verstärkt sich der Treibhauseffekt und die Atmosphäre erwärmt sich weiter. Die Temperaturerhöhung unseres Klimas, die der Mensch durch die Anreicherung von Treibhausgasen verursacht, nennen wir anthropogenen Treibhauseffekt (Purves u.a. 2011).
Biologiedidaktische Bezüge
Biologische Phänomene knüpfen häufig an Alltagserfahrungen der Schülerinnen und Schüler an. Sie fordern zu Fragestellungen auf, die den Zweck beziehungsweise die Wirkmechanismen eines Phänomens berücksichtigen. Studien über die Vorstellungen von Schülerinnen und Schülern zeigen, dass diese Abgase und das Ozonloch als hauptsächliche Ursachen für die globale Erwärmung ansehen (Aeschbacher/Huber 1996).
Diese Erklärungen lassen sich zwei Denkfiguren zuordnen: dem Ozonlochmodell und dem Glashausmodell (Reinfried/Rottermann/Aeschbacher...
Unterricht Biologie
Sie sind bereits Abonnent?

Mein Konto

Weiterlesen im Heft

Ausgabe kaufen

Unterricht Biologie abonnieren und digital lesen!
  • Exklusiver Online-Zugriff auf Ihre digitalen Ausgaben
  • Print-Ausgabe der abonnierten Zeitschrift bequem nach Hause
  • Zusatzvorteile für Abonnenten im Online-Shop genießen

Zeitschrift abonnieren

Fakten zum Artikel
aus: Unterricht Biologie Nr. 449 / 2019

Wissen vernetzen

Beitrag aus Zeitschrift Unterricht Biologie Unterricht (45-90 Min) Schuljahr 7-9